CN111520159A - 一种适应围岩为盐岩地层的隧道衬砌构造 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适应围岩为盐岩地层的隧道衬砌构造，包含由外向内设置的初支结构和二衬结构，所述初支结构和二衬结构之间具有隔水层，所述二衬结构和隔水层均为圆形断面，所述隔水层包含第一防水层、第二防水层和素混凝土层，所述素混凝土层位于所述第一防水层和第二防水层之间。采用本构造能有效减少地下水渗流通道，防止盐岩溶解裂化围岩，能有效提高衬砌结构的承载能力，提高抵御地下水压力和盐岩膨胀压力的能力，增设的所述隔水层能有效抑制了地下水向洞内流动，进而防止氯离子对二次衬砌钢筋的腐蚀，所述素混凝土层不设置钢筋，无惧腐蚀，能够有效保证隔水层的稳定性，避免形成渗水通道。
Description
技术领域
本发明涉及隧道衬砌构造技术领域，特别涉及一种适应围岩为盐岩地层的隧道衬砌构造。
背景技术
国内穿越盐岩地层地质情况的隧道工程非常罕见，因此高盐岩地层隧道弃渣场亦非常罕见。盐岩为氯盐矿物，具有强氯盐腐蚀、强溶解、膨胀等特性。传统单线隧道的衬砌结构一般采用曲墙加仰拱的类马蹄形衬砌结构形式，初支结构中具有若干系统锚杆。其抗侵蚀性主要靠初期支护喷射混凝土中添加耐腐蚀剂、铺设防水板隔水和提高二衬混凝土密实度来减少氯离子渗透性，从而解决氯盐对钢筋的腐蚀。
在盐岩地层，氯离子含量远高于常规氯盐侵蚀性条件下氯离子含量，采用现有技术中的方法进行防腐，在地下水发育的情况下难以解决防止地下水携带氯离子渗入的问题。近年来成昆铁路部分隧道穿越含盐岩地层采用传统方法均发生不同程度的衬砌剥落、开裂等病害，造成巨大的经济损失。并且由于盐岩地层遇水易溶蚀，引起隧底空洞，同时盐岩地层具有膨胀性，传统单线隧道衬砌结构由于其结构轮廓不够圆顺，结构底部未加强而导致结构抗膨胀性抵抗不均匀沉降能力较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中依靠耐腐蚀剂和提高混凝土密实度的方法难以适用于盐岩地层的隧道衬砌防腐，容易导致衬砌剥落、开裂、隧底空洞及不均匀沉降，严重危害隧道结构安全等上述不足，提供一种适应围岩为盐岩地层的隧道衬砌构造。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种适应围岩为盐岩地层的隧道衬砌构造，包含由外向内设置的初支结构和二衬结构，所述初支结构和二衬结构之间具有隔水层，所述二衬结构和隔水层均为圆形断面，所述隔水层包含第一防水层、第二防水层和素混凝土层，所述素混凝土层位于所述第一防水层和第二防水层之间。
采用本发明所述的一种适应围岩为盐岩地层的隧道衬砌构造，取消传统隧道初期支护结构中的系统锚杆和锁脚锚管，不在盐岩地层中进行钻孔施工，有效减少因钻孔导致的地下水渗流通道，从而防止盐岩溶解裂化围岩，同时提高混凝土标号来抵抗因取消系统锚杆加固围岩而造成的围岩松散压力增加，所述二衬结构和隔水层均为圆形断面，能有效提高衬砌结构的承载能力，以抵抗因衬砌不排水导致的地下水对衬砌结构的超高水压和盐岩膨胀力，增设包含第一防水层、第二防水层和素混凝土层的所述隔水层，有效抑制了地下水向洞内流动，进而防止氯离子对二次衬砌钢筋的腐蚀，所述素混凝土不设置钢筋，无惧腐蚀，能够有效保证隔水层的稳定性，避免形成渗水通道。
优选的，所述隔水层的隧底段加厚设置。
所述隧底段即对应仰拱位置加厚设置，有效提高隧底的纵向刚度，避免隧底盐岩溶蚀引起不均匀沉降而拉裂衬砌，减少渗水通道的形成。
优选的，所述第一防水层位于所述初支结构和素混凝土层之间，所述第一防水层包含土工布和防水板，所述土工布位于所述初支结构和防水板之间。
所述第一防水层采用隧道常规的防水结构，如利用射钉将无纺土工布固定于所述初支结构上，所述防水板与无纺土工布上的热熔垫圈进行热熔焊接实现铺挂固定。
优选的，所述第二防水层位于所述二衬结构和素混凝土层之间，所述第二防水层包含反粘式防水板。
进一步优选的，所述反粘式防水板朝向所述素混凝土层的一侧具有若干个粘结条、另一侧具有粘合胶。
进一步优选的，所述粘结条为带状构件，所述粘结条的长度方向沿隧道纵向设置，所述粘结条沿环形断面周向间隔分布。
所述第二防水层包含反粘式防水板，现有的反粘式防水板仅一面设有粘合胶，用于粘结需要保护的所述二衬结构表面，仍需配合无纺土工布和射钉实现铺挂固定，射钉打入隔水层结构将对隔水层结构造成破坏，损害其耐久性，削弱其防水效果。由于所述素混凝土层自身平整度好、可粘性好，通过设置所述粘接条与所述素混凝土层黏贴牢固，实现铺挂施工。在二次衬砌浇筑时，通过所述反粘式防水板的粘合胶与新浇筑的二衬混凝土发生反应后密贴在一起，形成对所述二衬结构外侧的“皮肤式”防水，有效实现对所述二衬结构的防渗漏保护，在所述隔水层开裂渗漏等不利情况下仍能对所述二衬结构提供防水保护。有效避免传统土工布+防水板结构中，防水板之间人工操作搭接焊缝造成渗漏和铺挂过程中对隔水层结构的损伤。
优选的，所述初支结构包含格栅钢架，所述格栅钢架包含环氧涂层钢筋和环氧涂层钢板，所述初支结构采用C25-C30早强喷射混凝土。
现场焊接过程中应尽量避免破坏其他部位的环氧涂层，在焊接完成后对焊点复喷环氧涂层，有效保护格栅钢架，初期支护喷射混凝土采用C25-C30早强喷射混凝土，使初期支护快速达到强度稳定围岩，同时混凝土标号由常规C20提升以抵抗因未采用系统锚杆加固围岩而造成的围岩松散压力增加。
进一步优选的，所述二衬结构采用C35-C40的低热混凝土，所述二衬结构的钢筋采用环氧树脂涂层钢筋，所述钢筋之间绑扎或套筒连接。
采用上述设置方式，避免高标号混凝土浇筑产生的高水化热导致的混凝土裂缝，同时混凝土采用低水、补偿收缩技术，即采用用低热水泥替代普通水泥，同时掺加高配比的矿物掺和料进一步降低水化热，避免产生裂缝，提高其抗渗性能。同时二衬钢筋避免采用焊接，以有效保护环氧涂层。
综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用本发明所述的一种适应围岩为盐岩地层的隧道衬砌构造，能有效减少因钻孔导致的地下水渗流通道，从而防止盐岩溶解裂化围岩，所述二衬结构和隔水层均为圆形断面，能有效提高衬砌结构的承载能力，提高抵御地下水压力和盐岩膨胀压力的能力，增设包含第一防水层、第二防水层和素混凝土层的所述隔水层，有效抑制了地下水向洞内流动，进而防止氯离子对二次衬砌钢筋的腐蚀，所述素混凝土不设置钢筋，无惧腐蚀，能够有效保证隔水层的稳定性，避免形成渗水通道。
附图说明：
图1为本发明所述的一种适应围岩为盐岩地层的隧道衬砌构造的结构示意图；
图2为本发明所述的隔水层的局部放大图。
图中标记：1-初支结构，2-二衬结构，3-隔水层，31-第一防水层，32-第二防水层，33-素混凝土层，34-隧底段，4-粘结条。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1-2所示，一种适应围岩为盐岩地层的隧道衬砌构造，包含由外向内设置的初支结构1和二衬结构2，所述初支结构1和二衬结构2之间具有隔水层3，所述二衬结构2和隔水层3均为圆形断面，能有效提高衬砌结构的承载能力，以抵抗因衬砌不排水导致的高地下水压和盐岩膨胀力。所述隔水层3的隧底段34加厚设置，所述隧底段34即对应仰拱位置加厚设置，有效提高隧底的纵向刚度，避免隧底盐岩溶蚀引起不均匀沉降而拉裂衬砌，减少渗水通道的形成。所述隔水层3包含第一防水层31、第二防水层32和素混凝土层33，所述素混凝土层33位于所述第一防水层31和第二防水层32之间。
采用本发明所述的一种适应围岩为盐岩地层的隧道衬砌构造，取消传统隧道初期支护结构中的系统锚杆和和锁脚锚管，不在盐岩地层中进行钻孔施工，有效减少因钻孔导致的地下水渗流通道，从而防止盐岩溶解裂化围岩，同时提高混凝土标号来抵抗因取消系统锚杆加固围岩而造成的围岩松散压力增加。在施工中，通过加密超前支护、缩短开挖步距以及尽快施做所述初支结构1等措施解决取消系统锚杆后围岩的稳定性问题。增设所述隔水层3，有效抑制了地下水向洞内流动，进而防止氯离子对二次衬砌钢筋的腐蚀，所述素混凝土层33不设置钢筋，无惧腐蚀，能够有效保证所述隔水层3的稳定性，避免形成渗水通道。
具体的，如图2所示，所述第一防水层31位于所述初支结构1和素混凝土层33之间，所述第一防水层31包含土工布和防水板，所述土工布位于所述初支结构1和防水板之间。所述第一防水层31采用隧道常规的防水结构，如可利用射钉将无纺土工布固定于所述初支结构1上，所述防水板与无纺土工布上的热熔垫圈进行热熔焊接实现铺挂固定。
所述第二防水层32位于所述二衬结构2和素混凝土层33之间，所述第二防水层32包含反粘式防水板，所述反粘式防水板朝向所述素混凝土层33的一侧具有若干个粘结条4、另一侧具有粘合胶，所述粘结条4为带状构件，所述粘结条4的长度方向沿隧道纵向设置，所述粘结条4宽10cm，厚约5mm，沿环形断面周向间隔1m布置。
所述第二防水层32包含反粘式防水板，通过设置所述粘接条4与所述素混凝土层33黏贴牢固，所述粘合胶用于粘结所述二衬结构2，在二衬浇筑时，通过所述反粘式防水板的粘合胶与新浇筑的二衬混凝土发生反应后密贴在一起，形成对所述二衬结构2外侧的“皮肤式”防水，实现所述反粘式防水板两侧的紧密贴合，提高对所述二衬结构2的防渗漏保护，在所述隔水层3开裂渗漏等不利情况下仍能对所述二衬结构2提供防水保护。
所述反粘式防水板一幅一般3m宽，沿隧道环向铺设，每3m于边缝处设一环环向粘结条，与用于铺挂的所述粘结条4垂直，所述反粘式防水板一次可铺设纵向12m，之后施做一次性施做二次衬砌12m，完成一个循环施工。隧道结构一般不受温度影响，但所述反粘式防水板有一定耐热性能，且粘结条粘结性好，铺挂效果好，即使在洞内通风不利温度升高后也不易脱落。
所述初支结构1包含格栅钢架，所述格栅钢架包含环氧涂层钢筋和环氧涂层钢板。现场焊接过程中应尽量避免破坏其他部位的环氧涂层，在焊接完成后对焊点复喷环氧涂层，有效保护格栅钢架。所述初支结构1采用C25-C30早强喷射混凝土，使初期支护快速达到强度稳定围岩，同时混凝土标号由常规C20提升以抵抗因未采用系统锚杆加固围岩而造成的围岩松散压力增加。
所述二衬结构2采用C35-C40的低热混凝土，避免高标号混凝土浇筑产生的高水化热导致的混凝土裂缝，同时混凝土采用低水、补偿收缩技术，即采用用低热水泥替代普通水泥，同时掺加高配比的矿物掺和料进一步降低水化热，避免产生裂缝，提高其抗渗性能。所述二衬结构2的钢筋采用环氧树脂涂层钢筋，所述钢筋之间绑扎或套筒连接，避免采用焊接，以有效保护环氧涂层。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种适应围岩为盐岩地层的隧道衬砌构造，其特征在于，包含由外向内设置的初支结构(1)和二衬结构(2)，所述初支结构(1)和二衬结构(2)之间具有隔水层(3)，所述二衬结构(2)和隔水层(3)均为圆形断面，所述隔水层(3)包含第一防水层(31)、第二防水层(32)和素混凝土层(33)，所述素混凝土层(33)位于所述第一防水层(31)和第二防水层(32)之间。
2.根据权利要求1所述的构造，其特征在于，所述隔水层(3)的隧底段(34)加厚设置。
3.根据权利要求1所述的构造，其特征在于，所述第一防水层(31)位于所述初支结构(1)和素混凝土层(33)之间，所述第一防水层(31)包含土工布和防水板，所述土工布位于所述初支结构(1)和防水板之间。
4.根据权利要求1所述的构造，其特征在于，所述第二防水层(32)位于所述二衬结构(2)和素混凝土层(33)之间，所述第二防水层(32)包含反粘式防水板。
5.根据权利要求4所述的构造，其特征在于，所述反粘式防水板朝向所述素混凝土层(33)的一侧具有若干个粘结条(4)、另一侧具有粘合胶。
6.根据权利要求5所述的构造，其特征在于，所述粘结条(4)为带状构件，所述粘结条(4)的长度方向沿隧道纵向设置，所述粘结条(4)沿环形断面周向间隔分布。
7.根据权利要求1-6任一所述的构造，其特征在于，所述初支结构(1)包含格栅钢架，所述格栅钢架包含环氧涂层钢筋和环氧涂层钢板，所述初支结构(1)采用C25-C30早强喷射混凝土。
8.根据权利要求7所述的构造，其特征在于，所述二衬结构(2)采用C35-C40的低热混凝土，所述二衬结构(2)的钢筋采用环氧树脂涂层钢筋，所述钢筋之间绑扎或套筒连接。
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